2017 Fiscal Year Research-status Report
Mg2Si/CNT複合ナノファイバーによるn型フレキシブル熱電変換素子の開発
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16K06790
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
菊池 圭子 東北大学, 工学研究科, 助教 (80361137)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱電変換材料 / カーボンナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノチューブ(CNT)の表面をシリサイド系熱電変換材料でコーティングした複合ナノファイバーを作成し，400℃まで使用可能なn型フレキシブル熱電変換素子を開発することが本研究課題の目的である．本年度は薄膜化に適したマグネシウムシリサイド/CNT複合ナノファイバーを得るために，マグネシウムシリサイドコーティングの高性能化と析出形態制御プロセスの開発を行った．
昨年度までの研究から，CNTにコーティングされたシリカ層の厚さを低減することにより，マグネシウムシリサイドコーティングの析出形状が層状からブロック状へと変化することがわかっている．そこでシリカ層の厚さをより薄くし，ナノ粒子状のマグネシウムシリサイドを合成しようとしたところ，中間生成物であるシリコンナノ粒子の結晶性が低下し，合成後にマグネシウムシリサイドの結晶が得られなくなってしまった．合成されたアモルファスを分析したところ，マグネシウムとシリコン，酸素が含まれていることがわかり，プロセス中にシリコンナノ粒子が酸化しアモルファス状の酸化物となってしまったために結晶性が低下したのではないかと考えられる．
そこでシリコンの酸化を防ぐために，全てのプロセスを不活性雰囲気または真空雰囲気中で行えるよう装置を改良した．さらにシリコンナノ粒子の表面酸化や残存している未還元のシリカを除去できるよう，弗化水素酸によるシリカ除去プロセスの追加も行った．しかし弗化水素酸による処理を行うことにより，シリコンの結晶性が低下し最終生成物であるマグネシウムシリサイドがアモルファス化してしまうことがわかった．この原因については現在調査中であるが，不純物除去プロセスと析出形態制御プロセスを実現するためには，中間生成物であるシリコン中にシリカを残存させないことが重要であることを明らかとした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度はマグネシウムシリサイド/CNT複合ナノファイバーの薄膜化と評価を行う予定であったが，マグネシウムシリサイドコーティングの不純物低減プロセスを実現できず，薄膜化まで到達できていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
CNT上でシリカをシリコンへ還元するプロセスを見直し，コーティングの高性能化を図る．それと同時に薄膜化へ向けた研究も行い，当初の目的である，400℃まで使用可能なまでn型フレキシブル熱電変換素子を開発する．
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| Causes of Carryover |
研究を進めていく上で必要に応じて科研費を執行したため，当初の見込み額と執行額が異なってしまった．達成度についてやや遅れてはいるものの，研究計画に大きな変更はなく，前年度の研究費も含め当初予定通りの計画を進めていく．具体的には，マグネシウムシリサイド合成およびフレキシブル熱電変換素子試作のための消耗品，情報収集のための旅費に使用する．
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